如何挑选合适的土壤水分传感器
土壤水分传感器通过测量与含水量相关的土壤性质的变化,间接得出土壤含水量。主要是用土壤的体积介电常数随体积含水量的变化而变化的。因此,传感器测量出的水的体积是介电常数变化的主要因素。
土壤含水量传感器被设计成随介电常数变化的电信号,其中一些传感器通过测量介电常数(含水率也随之变化),将其转换为土壤含水量;另一些传感器的电信号输出仅一步转换为土壤体积含水率。
无论采用哪种方法,土壤中的水分都会影响体积介电常数,而体积介电常数又会影响传感器的电输出。这一点在比较传感器精度规范时很重要。
土壤水分传感器特性
满足精度和分辨率需求;
应用广泛;
不需要重新校准,或少次校准;
符合预算要求;
便于安装和测量。
很少有一款产品,能满足全部的需求,因此可以根据研究项目,确定最重要的需求因素,选择合适的传感器。含水量、介电常数、电信号,这三者之间的关系决定着水含量值的精度和分辨率,以及传感器的工作范围。
体积含水量测量的准确性:
1.电气测量的准确性
2.温度对电信号、水的介电常数、土壤导电性的影响
3.传感器与周围土壤的校准匹配程度
由于没有一种单一的校准功能适用于所有土壤,传感器厂商通常会选择有代表性的土壤,并以此提供含水率精度规范。如果测量环境具有相同的条件,传感器的精度则符合规范。但把传感器放在自然环境中,它的精度可能不符合规格,除非您执行自己的校准。当土壤中的水量很低时,它对土壤整体体积介电常数的贡献较小,传感器的精度可能会降低。在干燥土壤中,温度对传感器输出的影响往往大于含水量的变化。
分辨率
分辨率,描述了在传感器检测到土壤水分变化之前需要改变多少。它主要由传感器的电信号测量输出质量决定的。分辨率也可能受到数学处理和数字数据格式的舍入误差的影响。高性能的土壤含水量传感器具有较高的精度和分辨率。
范围
在比较不同土壤含水率传感器的工作范围时,一定要了解范围的定义和介电常数法的局限性。
体积含水量范围可以用不同的方式表示:
0~100%:通常意味着传感器对介电常数从空气到水的变化做出响应。
干~饱和:没有给出数字,但传感器校准的介电常数范围比任何土壤都大,它会对每一种土壤全范围内的含水量变化作出反应。
0 ~ XX%:通常意味着传感器是在从干燥到饱和的土壤条件下测试的。
X%~XX%:指定传感器测量准确的范围。这可能使传感器看起来比同类其他产品更差,但由于介电常数传感器在干燥土壤中的精确度较低,因此这规范更准确地表示了我们可以预期的性能。
如果传感器的测量范围是从干燥空气到土壤水饱和,那就足够了。大多数矿质土壤的最高含水量为40%至50%,有些粘土和有机土壤的含水量可高达60%至70%,确保选择的传感器范围适合测量的土壤类型。
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